パターン形成方法および有機ＥＬデバイスの製造方法
【課題】導電性パターン領域を持つ基板において導電性パターン領域上に選択的に溶液組成物を薄膜形成することにより、容易に精度良く有機半導体デバイスや有機ＥＬ素子等を提供する。
【解決手段】少なくとも電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用いて導電性基板にパターンを形成する方法であって、溶液組成物をスプレーキャピラリーに収め、導電性パターンを形成した導電性基板の導電性パターンを電極とし、電圧印加して溶液組成物をスプレーキャピラリーから噴出し、導電性パターン部上に選択的に形成することを特徴とする。
【解決手段】少なくとも電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用いて導電性基板にパターンを形成する方法であって、溶液組成物をスプレーキャピラリーに収め、導電性パターンを形成した導電性基板の導電性パターンを電極とし、電圧印加して溶液組成物をスプレーキャピラリーから噴出し、導電性パターン部上に選択的に形成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法に関し、特に導電性パターン部上のみに効率よくパターン形成するパターン形成方法であって、有機半導体デバイス、有機発光デバイス等の導電性パターン部上に効率よく容易に薄膜パターンを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光デバイスは、二つの対向する電極の間に有機発光材料からなる有機発光層が形成され、有機発光層に電流を流すことで発光させるものであるが、効率よく発光させるには有機発光層の膜厚が重要であり、１００ｎｍ程度以下の薄膜にする必要がある。さらに、これをディスプレイパネル化するには高精細にパターニングする必要がある。
【０００３】
有機発光層を形成する有機発光材料には、低分子材料と高分子材料が有り、一般に低分子材料は真空蒸着法等により薄膜形成し、このときに微細パターンのマスクを用いてパターニングするが、この方法では基板が大型化すればするほどパターニング精度が出にくいという問題がある。また、真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題がある。
【０００４】
そこで、最近では高分子材料を溶剤に溶かして塗工液にし、これをウェットコーティング法で薄膜形成する方法が試みられるようになってきている。高分子材料の塗液を用いてウェットコーティング法で有機発光層を含む有機発光媒体層を形成する場合の層構成は、陽極側から正孔輸送層、有機発光層と積層する二層構成が一般的である。このとき、有機発光層はカラーパネル化するために赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの発光色をもつ有機発光材料を溶剤中に溶解または安定して分散してなる有機発光インキを用いて塗り分ける必要がある（例えば特許文献１）。
【０００５】
一方、正孔輸送層はパターニングせずに、有機ＥＬディスプレイパネルの画像形成に関わる部分全体に全面塗布する、いわゆるベタ塗りする方法が一般的であり、スピンコート法やダイコート法といったコーティング法を用いて形成されてきた。これは、正孔輸送層の膜厚は一般に１００ｎｍ以下の薄膜であり、層の横方向へ流れる電流よりも厚み方向へ流れる電流のほうが圧倒的に流れやすく、よって電極がパターニングされていれば、電流の画素の外へのリークは非常に少ないといわれていたためである。しかしながら、本発明者らはガラス基板上に陽極である画素電極をパターン形成し、画素電極間に絶縁層をパターン形成し、正孔輸送層を有機ＥＬ素子有効面内に全面塗布し、有機発光層をパターン形成し、陰極層をパターン形成したパッシブマトリックスタイプの有機ＥＬ素子において、パターン化された電極間に流れる電流がリークし、発光効率だけでなくコントラストが低下していることを確認した。
【０００６】
したがって、有機発光層だけでなく正孔輸送層も画素電極上にのみにパターン形成し、絶縁層上には正孔輸送層を設けないようにする必要があった。
【０００７】
正孔輸送層を形成する正孔輸送材料は（３、４−ポリエチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）といった高分子材料からなる。正孔輸送材料を溶媒に溶解または安定して分散させ正孔輸送インキとするには、高分子材料の溶解性の問題と、薄膜を作る必要性の両方の問題から濃度を２％前後と低くする必要がある。
【０００８】
濃度が２％前後の低粘度の正孔輸送インキをパターン形成する際にはインキの広がりを防止するため隔壁が必要となる。これは、画素電極間にある絶縁層の高さを大きくし、隔
壁として使用することで解決される。絶縁層で仕切られた画素電極内に正孔輸送インキを形成させる方法としては、インクジェット法などが考えられる。
【０００９】
しかし、インクジェット法ではインクジェットノズルから有機発光インキを被印刷部位に複数回滴下する方式であり、ノズルと被印刷基板に距離があり、インキは自身の重力でのみ隔壁内の被印刷部位に広がる。したがって、インクジェット法では絶縁層に囲まれた被印刷部位全てにインキを転写することが難しく、特に画素電極の縁部においては印刷抜けが発生しやすいという問題がある。
【００１０】
インクジェット法において印刷抜けが発生しないようにする方法も考案されているが、そのためには十分にインクを開口部に盛る必要がある。しかし、隔壁よりインクがあふれ出すことを防ぐために隔壁に撥水処理をする必要があり工程が増えてしまうという問題点がある。撥水性のある隔壁に滴下されたインクは山盛り状態になるが、このことは画素内の膜厚均一性が悪いことにつながるため、ディスプレイパネルの均一性や安定性の面で問題がある。
【００１１】
上記のように表示品位の良いフルカラーパネルを作製するためには各層の効果的なパターン形成方法が不可欠となるが、工業的に有益なものとするためには薄膜形成方法が安価で簡単なものである必要がある。
【００１２】
最も簡便な薄膜形成方法及びパターニング方法としては、スプレー塗布とマスキングといった方法が挙げられる。一般にスプレーによる薄膜形成方法は加圧気体によるアトマイザー、すなわち通常の霧吹きであるが、形成される液滴粒子径が比較的大きく、粒子分布も悪いといった問題点があった。これを改善するために超音波振動子によるアトマイザーが考案されてきたが、これは比較的簡便な装置により非常に微細な液滴粒子を形成することが可能で、膜厚分布も良好なものを形成可能である。しかし上記のいずれの方法もパターンを形成するためには、一旦基材に非コーティング部分のマスキングを行い製膜後、マスキング部を除外する必要があり工程が多くなり結果的にあまり効率的ではないといった問題があった。また基材にマスキング部を設置することは基板の汚染につながる可能性があるし、マスク部分を剥離する方法についても同様に非常に問題が多くこの方法を用いることは困難であった。また、従来のスプレー法では気流による乱流が発生し、その乱流によって液滴粒子が舞うことからクリーンルーム内での使用には適していない構造であった。
【００１３】
以下に公知の文献を記す。
【特許文献１】特開２００１-９３６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上より、本発明では導電性パターン領域を持つ基板において導電性パターン領域上に選択的に溶液組成物を薄膜形成することにより、容易に精度良く有機半導体デバイスや有機ＥＬ素子等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明として、少なくとも電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用いて導電性基板にパターンを形成する方法であって、溶液組成物をスプレーキャピラリーに収め、導電性パターンを形成した導電性基板の導電性パターンを電極
とし、電圧印加して溶液組成物をスプレーキャピラリーから噴出し、導電性パターン部上に選択的に形成することを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１６】
また、請求項２に係る発明として、請求項１記載のパターン形成方法において、前記導電性パターン部を有する基板が少なくとも絶縁材料からなる隔壁が該基板上に選択的に形成されている基板であることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１７】
また、請求項３に係る発明として、請求項１記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が少なくとも導電性材料を含んでいることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１８】
また、請求項４に係る発明として、請求項２記載の導電性材料が正孔輸送材料であることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１９】
また、請求項５に係る発明として、請求項２または３項記載の導電性材料が少なくとも導電性高分子材料を含んでなりかつ形成された導電性層の抵抗値が１０5Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００２０】
また、請求項６に係る発明として、請求項１〜４いずれか１項記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が有機発光材料を含んでなることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００２１】
また、請求項７に係る発明として、 請求項１〜５いずれか１記載のパターン形成方法により、すくなくとも１層以上がパターン形成されたことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法とした。
【００２２】
また、請求項８に係る発明として、導電性のパターン領域を持つ基板の導電性パターン部を陽極として、その上に請求項１〜５いずれか１項記載のパターン形成方法により、正孔輸送層、有機発光層をこの順に積層したことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法とした。
【００２３】
本発明者は、比較的簡便な装置で非常に微細な液滴が形成でき表面均一性に優れる膜を作製できるエレクトロスプレーデポジション法に注目した。図２にエレクトロスプレーデポジション装置の構成を示す。試料溶液１５は微細な先端をもつガラスキャピラリー１１に収められており、キャピラリー内部には電圧を加えるための針金電極１２が挿入されている。ガラスキャピラリー１１の先端径は３０〜５０μｍ程度であり、キャピラリー１１先端から導電性ステージまでの距離は３〜１０ｃｍ程度である。このキャピラリー１１と基板１４の間に３０００〜２００００Ｖ程度の高電圧を印加すると試料溶液１５が静電気力によって噴射される。本装置では、加圧を行わず電圧を印加するだけでスプレーが可能であるため、高速の気流も必要なく、乱流が発生しないため、よって液滴粒子の飛散も最小限に抑えることが出来、クリーンルーム内での使用にも適している。
【００２４】
エレクトロスプレー現象のメカニズムについては現在以下のように考えられている。すなわち、まず、電圧の印加によりキャピラリー先端の液体表面に電極と反対符号の電荷を持つイオンが集まる。液体表面に蓄積された電荷と電場の相互作用によってキャピラリー先端ではメニスカスが半円球状に盛り上がる。より高い電場の下では、Ｔａｙｌｏｒ−ｃｏｎｅと呼ばれる円錐状のメニスカスが形成される。電場をさらに大きくし、静電気力反発が表面張力を上回ると、液体の一部が Ｔａｙｌｏｒ−ｃｏｎｅ から飛び出し、液滴あるいはジェットとして噴出を始める。噴出された液滴はあるいはジェットは、強く帯電しており、電場により導電性ステージへ引き寄せられる。場合によっては液体内部での静
電気力反発によってさらに分裂して細かい液滴あるいはジェットを形成する。形成された液滴のサイズはきわめて小さく表面積が体積よりも非常に大きいため、極めて短時間のうちに多くの溶媒が蒸発する。これにより基板上にはナノスケールの液滴が噴射された状態となり、よって非常に緻密で、均一性の良い膜を得ることが出来る。
【００２５】
また、キャピラリーより噴出された液滴は静電分極しているため、基板の電極部にひきつけられるため、あらかじめ導電性領域がパターニングされた基板を用いれば、特別にマスク等を使用しなくても導電性領域のみに選択的にパターン形成することができ、マスキング工程なしでもパターニングが可能となる。
【００２６】
このエレクトロスプレーデポジション法により、正孔輸送層及び発光層の薄膜形成及びパターニングを容易に精度良く行うことができる
【発明の効果】
【００２７】
上記の発明により、電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用い、導電性パターンが形成された導電性基板の導電性パターンを電極として用いることで導電性パターン上のみに効率よく容易にパターン形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施形態を、パッシブマトリックスタイプの有機ＥＬディスプレイパネルを作成する場合を例に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、本発明のパターン形成方法にかかる有機ＥＬディスプレイパネルの一例を断面で示す模式図である。
【００２９】
有機ＥＬディスプレイパネルにおける有機ＥＬ素子は透光性基板１上に形成される。透光性基板１としては、ガラス基板やプラスチック製のフィルムまたはシートを用いることができる。プラスチック製のフィルムを用いれば、巻取りにより高分子ＥＬ素子の製造が可能となり、安価にディスプレイパネルを提供できる。そのプラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等を用いることができる。また、これらのフィルムは水蒸気バリア性、酸素バリア性を示す酸化ケイ素といった金属酸化物、窒化ケイ素といった酸化窒化物やポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物からなるバリア層が必要に応じて設けられる。
【００３０】
透光性基板の上には陽極としてパターニングされた画素電極２が設けられる。画素電極２の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できる。なお、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性があることなどからＩＴＯが好ましい。ＩＴＯはスパッタ法により透光性基板上に形成されフォトリソ法によりパターニングされライン状の画素電極２となる。
【００３１】
ライン状の画素電極２を形成後、隣接する画素電極の間に感光性材料を用いて、フォトリソ法により絶縁層３すなわち隔壁が形成される。
【００３２】
本発明における絶縁層３すなわち隔壁は、厚みが０．５ｕｍから５．０ｕｍの範囲にあることが望ましい。絶縁層すなわち隔壁を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に形成された正孔輸送インキの広がりを抑え、ディスプレイ化した際に正孔輸
送層が絶縁層上にあることによるリーク電流の発生を防ぐことが出来る。絶縁層すなわち隔壁が低すぎるとインキの広がりを防止できずに絶縁層すなわち隔壁上に正孔輸送層を形成されることとなる。
【００３３】
また、本発明のパターン形成方法においては絶縁層すなわち隔壁を隣接する画素電極間に設けることにより、スプレー時にさらに選択的に導電性パターン上に塗膜を形成しやすくなる性質があるため、絶縁性の隔壁を設けることが好ましい。
【００３４】
また、例えばパッシブマトリックスタイプの有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、画素電極の間に絶縁層を設けた場合、絶縁層を直行して陰極層を形成することになる。このように絶縁層をまたぐ形で陰極層を形成する場合、絶縁層が高すぎると陰極層の断線が起こってしまい表示不良となる。絶縁層の高さが５．０μｍを超えると陰極の断線がおきやすくなってしまう。
【００３５】
絶縁層を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるがこれに限定するものではない。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
【００３６】
絶縁層３を形成する感光性樹脂はスピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の塗布方法を用いて塗布され、フォトリソ法によりパターニングされる。また感光性樹脂を用いずにグラビアオフセット印刷法、反転印刷法、フレキソ印刷法等を用いて絶縁層を形成してもよい。
【００３７】
絶縁層３形成後、正孔輸送層４を形成する。正孔輸送層４を形成する正孔輸送材料としてはポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）等が挙げられる。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、正孔輸送材料インキとなり、本発明のエレクトロスプレーデポジション法を用いて形成される。なお、形成される正孔輸送層の体積低効率は発光効率の点から１ｘ１０5Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。
【００３８】
正孔輸送材料を溶解または分散させる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、１−プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、水等の単独またはこれらの混合溶媒などが上げられる。また、必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。
【００３９】
図２に試料溶液１５として正孔輸送材料からなる正孔輸送インキを、画素電極、絶縁層が形成された被スプレー基板すなわち導電性基板１４上にパターン形成する、エレクトロスプレーデポジション装置の概略図を示した。本製造装置は高圧電源１７に接続された針金電極１２を内部に有するガラスキャピラリー１１、同じくコリメータ電源８に接続され電圧を印加することができるコリメータ電極１３、表面の導電性パターン部が接地された状態である導電性基板１４を有する。
【００４０】
まず試料溶液１５、すなわち正孔輸送インキは微細な先端を持つガラスキャピラリー１１内に収められる。ガラスキャピラリー１１の先端は約３０〜５０μｍであるが、特にこれに限定するものではない。また本発明ではガラスキャピラリー１１内部に電圧を加える
ための針金電極１２が挿入されている。電極１２は白金などの安定な金属を用いることが好ましいが、特にこれに限定するものではなく、金、銀、クロム、ニッケル、ステンレス等が使用可能である。また、試料溶液１５を塗出するために用いられる上記キャピラリー１１はガラスキャピラリーと電極の組合せ以外にも、キャピラリーそのものが導電性で微細な先端を持つものであれば使用可能であり、例えば、試料溶液を保持するシリンジと塗出部となるステンレス製のプランジャー等の組合せでも使用可能である。このとき、プランジャーを電極１２として使用することにより、エレクトロスプレーを発生することが可能である。キャピラリー内部に充填される試料溶液としては、溶液、分散液のいずれも使用可能であり、各液内部での分極を示すものであれば使用可能である。また粘度に関しても特に制限は無く、印加電圧によりキャピラリー内部より引き出されることができるものであれば使用可能である。ただし、試料溶液の粘度、固形分、蒸発速度等の液組成により、スプレーされる状態が変化し、したがってスプレーされた後の製膜状態も変化するため液組成の決定には注意が必要である。特に本発明においては緻密な膜を得ることが必要となるため、スプレー液滴サイズを小さくすることが重要となるが、そのためには特に、試料溶液の固形分に関しては５％以下程度とすることが好ましい。固形分が高い場合、液滴サイズが小さくなった場合に溶媒の蒸発が早くなるが、乾燥が進んでしまうとある程度の液滴サイズ以下に分裂が進まなくなるため、緻密な製膜するのが困難となり好ましくない。また粘度に関してはあまりに高粘度であると、スプレーされた液滴が独立せずに繊維状になってしまうことがあるため、試料溶液の粘度は１００ｍＰａ以下が好ましい。
【００４１】
キャピラリー１１の先端と導電性基板１４までの距離は５０〜１００ｍｍ程度であるが、特にこれに限定するものではなく、塗布条件やインキの状態などにより、必要に応じて変える事ができる。このキャピラリー１１と導電性基板１４との間には３０００〜２００００Ｖ程度の高電圧を印加する事ができるが、このとき試料溶液１５が静電気力により噴射される。印加する電圧は上記に限定するものではなく、試料溶液１５やキャピラリー１１の形状により変化するため、上記範囲に関わらず最適な値を選択することが重要である。本発明に用いた実験装置では特に、高圧電源１７の電圧を２４００〜２４０００Ｖ、コリメータ電源８の電圧を３００〜３０００Ｖの間で調整できるものを用いた。
【００４２】
導電性基板１４は、本発明では接地しやすくするためにその外周にアルミホイルを設置し、基板内での電圧のバラツキが生じないようにしている。目的とする正孔輸送層の膜厚はエレクトロスプレーを噴射する時間により調整することができる。
【００４３】
上記のようにエレクトロスプレーデポジション法により正孔輸送層４をＩＴＯ膜上に選択的に形成したのち、有機発光層を形成する。有機発光層は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層を形成する有機発光材料は、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、ポリフェニレンビニレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’―ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。
【００４４】
これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等の単独またはこれらの混合溶媒が挙げられる。中でも、トルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶剤が有機発光材料の溶解性の面から好適である。又、有機発光インキには、必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。
【００４５】
有機発光層の形成方法としては、本発明のエレクトロスプレーデポジション法の他にイ
ンクジェット法や凹版オフセット印刷法、凸版反転オフセット印刷法等によりパターン形成することが可能である。
【００４６】
有機発光層５形成後、陰極層６を画素電極のラインパターンと直交するラインパターンで形成される。陰極層６の材料としては、有機発光層の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。陰極層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。
【００４７】
なお、本発明の有機ＥＬ素子では陽極である画素電極と陰極層の間に陽極層側から正孔輸送層と有機発光層を積層した構成であるが、陽極層と陰極層の間において正孔輸送層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることが出来る。また、これらの層を形成する際にも本発明の形成方法が使用できる。
【００４８】
最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップ７と接着剤８を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを得ることが出来る。また、透光性基板が可撓性を有する場合は封止剤と可撓性フィルムを用いて封止を行っても良い。
【００４９】
このようにして得られた有機ＥＬディスプレイは製造方法が容易で材料使用効率も高いことから、安価で品質良いものとなる。
【実施例】
【００５０】
本発明の実施例について述べる。対角１．８インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅１０００μｍ、スペース５００ｍでラインが約３０ｍｍ角の中に２０ライン形成されるパターンとした。
【００５１】
次に絶縁層を以下のように形成した。画素電極を形成したガラス基板上にアクリル系のフォトレジスト材料を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、絶縁層の高さを１．５μｍとした。全面に塗布したフォトレジスト材料に対し、フォトリソ法により画素電極の間にラインパターンを有する絶縁層を形成した。
【００５２】
次に、正孔輸送インキとしてバイトロンＡＩ−４０８３ ８０重量部、イソプロピルアルコール２０重量部を混合、調液し粘度１５ｍＰａ・ｓのインキを用意した。上記のインキを用いてエレクトロスプレーデポジション法にて絶縁層間すなわちＩＴＯ上に正孔輸送層を形成した。スプレーには１７０００Ｖの電圧を印加し、約１５０秒の噴射を行い、スプレー後、２００℃３０分大気中で乾燥を行い正孔輸送層を形成した。このときの膜厚は５０ｎｍとなった。形成された正孔輸送層に対し、パターニング状態の確認を行った。
【００５３】
次に、有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度１％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、絶縁層に挟まれた画素電極の真上にそのラインパターンにあわせて有機発光層をインクジェット法により形成を行った。印刷、乾燥後の有機発光層の膜厚は８０ｎｍとなった。
【００５４】
その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなライ
ンパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。得られた有機ＥＬディスプレイパネルの表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極側の取り出し電極があり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬディスプレイパネルの点灯表示確認を行い、発光状態のチェックを行った。
【００５５】
＜比較例＞
実施例の正孔輸送層形成をスピンコート形成により行った以外は同様に行った。
【００５６】
上記のように得られた作製中の基板、及び有機ＥＬディスプレイパネルについて次のような評価を行った。正孔輸送層のパターン形状、リーク電流の発生、発光状態（ムラ）及び材料使用効率について評価を行った。
【００５７】
正孔輸送層のパターン形状については、正孔輸送層形成後に表面粗さを測定した。表面粗さの値が１０ｎｍ未満である場合を○、１０ｎｍ以上である場合を×として評価した。結果はいずれの作製方法においても○であった。
【００５８】
リーク電流の発生については、１画素点灯時の隣接画素の発光の有無について観察を行い、隣接画素の発光が無い場合は○、発光が確認される場合には×とした。尚、１画素点灯時の印加電圧は１０Ｖとした。
【００５９】
発光状態（ムラ）については、ディスプレイパネルの全面発光表示を行い、全体に均一でムラの無い表示が得られる場合は○、ムラが見られる場合は×とした。
【００６０】
材料使用効率については、正孔輸送層成膜時に使用される正孔輸送材料の量と実際に正孔輸送層として使用されている正孔輸送材料の量の比を百分率で示した。
実施例及び比較例の評価結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のパターン形成方法にかかる有機ＥＬディスプレイパネルの一例を断面で示す模式図である。
【図２】本発明のパターンの形成方法にかかるエレクトロスプレーデポジション装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：透光性基板
２：画素電極
３：絶縁層
４：正孔輸送層
５：有機発光層
６：陰極層
７：ガラスキャップ
８：接着剤
１１：ガラスキャピラリー
１２：導電性ステージ
１３：サンプル基板
１４：コリメータ電極
１５：試料溶液
１６：スプレーフレーム
１７：スプレー電源
１８：コリメータ電源
１９：針金電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法に関し、特に導電性パターン部上のみに効率よくパターン形成するパターン形成方法であって、有機半導体デバイス、有機発光デバイス等の導電性パターン部上に効率よく容易に薄膜パターンを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光デバイスは、二つの対向する電極の間に有機発光材料からなる有機発光層が形成され、有機発光層に電流を流すことで発光させるものであるが、効率よく発光させるには有機発光層の膜厚が重要であり、１００ｎｍ程度以下の薄膜にする必要がある。さらに、これをディスプレイパネル化するには高精細にパターニングする必要がある。
【０００３】
有機発光層を形成する有機発光材料には、低分子材料と高分子材料が有り、一般に低分子材料は真空蒸着法等により薄膜形成し、このときに微細パターンのマスクを用いてパターニングするが、この方法では基板が大型化すればするほどパターニング精度が出にくいという問題がある。また、真空中で成膜するためにスループットが悪いという問題がある。
【０００４】
そこで、最近では高分子材料を溶剤に溶かして塗工液にし、これをウェットコーティング法で薄膜形成する方法が試みられるようになってきている。高分子材料の塗液を用いてウェットコーティング法で有機発光層を含む有機発光媒体層を形成する場合の層構成は、陽極側から正孔輸送層、有機発光層と積層する二層構成が一般的である。このとき、有機発光層はカラーパネル化するために赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの発光色をもつ有機発光材料を溶剤中に溶解または安定して分散してなる有機発光インキを用いて塗り分ける必要がある（例えば特許文献１）。
【０００５】
一方、正孔輸送層はパターニングせずに、有機ＥＬディスプレイパネルの画像形成に関わる部分全体に全面塗布する、いわゆるベタ塗りする方法が一般的であり、スピンコート法やダイコート法といったコーティング法を用いて形成されてきた。これは、正孔輸送層の膜厚は一般に１００ｎｍ以下の薄膜であり、層の横方向へ流れる電流よりも厚み方向へ流れる電流のほうが圧倒的に流れやすく、よって電極がパターニングされていれば、電流の画素の外へのリークは非常に少ないといわれていたためである。しかしながら、本発明者らはガラス基板上に陽極である画素電極をパターン形成し、画素電極間に絶縁層をパターン形成し、正孔輸送層を有機ＥＬ素子有効面内に全面塗布し、有機発光層をパターン形成し、陰極層をパターン形成したパッシブマトリックスタイプの有機ＥＬ素子において、パターン化された電極間に流れる電流がリークし、発光効率だけでなくコントラストが低下していることを確認した。
【０００６】
したがって、有機発光層だけでなく正孔輸送層も画素電極上にのみにパターン形成し、絶縁層上には正孔輸送層を設けないようにする必要があった。
【０００７】
正孔輸送層を形成する正孔輸送材料は（３、４−ポリエチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）といった高分子材料からなる。正孔輸送材料を溶媒に溶解または安定して分散させ正孔輸送インキとするには、高分子材料の溶解性の問題と、薄膜を作る必要性の両方の問題から濃度を２％前後と低くする必要がある。
【０００８】
濃度が２％前後の低粘度の正孔輸送インキをパターン形成する際にはインキの広がりを防止するため隔壁が必要となる。これは、画素電極間にある絶縁層の高さを大きくし、隔
壁として使用することで解決される。絶縁層で仕切られた画素電極内に正孔輸送インキを形成させる方法としては、インクジェット法などが考えられる。
【０００９】
しかし、インクジェット法ではインクジェットノズルから有機発光インキを被印刷部位に複数回滴下する方式であり、ノズルと被印刷基板に距離があり、インキは自身の重力でのみ隔壁内の被印刷部位に広がる。したがって、インクジェット法では絶縁層に囲まれた被印刷部位全てにインキを転写することが難しく、特に画素電極の縁部においては印刷抜けが発生しやすいという問題がある。
【００１０】
インクジェット法において印刷抜けが発生しないようにする方法も考案されているが、そのためには十分にインクを開口部に盛る必要がある。しかし、隔壁よりインクがあふれ出すことを防ぐために隔壁に撥水処理をする必要があり工程が増えてしまうという問題点がある。撥水性のある隔壁に滴下されたインクは山盛り状態になるが、このことは画素内の膜厚均一性が悪いことにつながるため、ディスプレイパネルの均一性や安定性の面で問題がある。
【００１１】
上記のように表示品位の良いフルカラーパネルを作製するためには各層の効果的なパターン形成方法が不可欠となるが、工業的に有益なものとするためには薄膜形成方法が安価で簡単なものである必要がある。
【００１２】
最も簡便な薄膜形成方法及びパターニング方法としては、スプレー塗布とマスキングといった方法が挙げられる。一般にスプレーによる薄膜形成方法は加圧気体によるアトマイザー、すなわち通常の霧吹きであるが、形成される液滴粒子径が比較的大きく、粒子分布も悪いといった問題点があった。これを改善するために超音波振動子によるアトマイザーが考案されてきたが、これは比較的簡便な装置により非常に微細な液滴粒子を形成することが可能で、膜厚分布も良好なものを形成可能である。しかし上記のいずれの方法もパターンを形成するためには、一旦基材に非コーティング部分のマスキングを行い製膜後、マスキング部を除外する必要があり工程が多くなり結果的にあまり効率的ではないといった問題があった。また基材にマスキング部を設置することは基板の汚染につながる可能性があるし、マスク部分を剥離する方法についても同様に非常に問題が多くこの方法を用いることは困難であった。また、従来のスプレー法では気流による乱流が発生し、その乱流によって液滴粒子が舞うことからクリーンルーム内での使用には適していない構造であった。
【００１３】
以下に公知の文献を記す。
【特許文献１】特開２００１-９３６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上より、本発明では導電性パターン領域を持つ基板において導電性パターン領域上に選択的に溶液組成物を薄膜形成することにより、容易に精度良く有機半導体デバイスや有機ＥＬ素子等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明として、少なくとも電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用いて導電性基板にパターンを形成する方法であって、溶液組成物をスプレーキャピラリーに収め、導電性パターンを形成した導電性基板の導電性パターンを電極
とし、電圧印加して溶液組成物をスプレーキャピラリーから噴出し、導電性パターン部上に選択的に形成することを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１６】
また、請求項２に係る発明として、請求項１記載のパターン形成方法において、前記導電性パターン部を有する基板が少なくとも絶縁材料からなる隔壁が該基板上に選択的に形成されている基板であることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１７】
また、請求項３に係る発明として、請求項１記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が少なくとも導電性材料を含んでいることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１８】
また、請求項４に係る発明として、請求項２記載の導電性材料が正孔輸送材料であることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００１９】
また、請求項５に係る発明として、請求項２または３項記載の導電性材料が少なくとも導電性高分子材料を含んでなりかつ形成された導電性層の抵抗値が１０5Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００２０】
また、請求項６に係る発明として、請求項１〜４いずれか１項記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が有機発光材料を含んでなることを特徴とするパターン形成方法とした。
【００２１】
また、請求項７に係る発明として、 請求項１〜５いずれか１記載のパターン形成方法により、すくなくとも１層以上がパターン形成されたことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法とした。
【００２２】
また、請求項８に係る発明として、導電性のパターン領域を持つ基板の導電性パターン部を陽極として、その上に請求項１〜５いずれか１項記載のパターン形成方法により、正孔輸送層、有機発光層をこの順に積層したことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法とした。
【００２３】
本発明者は、比較的簡便な装置で非常に微細な液滴が形成でき表面均一性に優れる膜を作製できるエレクトロスプレーデポジション法に注目した。図２にエレクトロスプレーデポジション装置の構成を示す。試料溶液１５は微細な先端をもつガラスキャピラリー１１に収められており、キャピラリー内部には電圧を加えるための針金電極１２が挿入されている。ガラスキャピラリー１１の先端径は３０〜５０μｍ程度であり、キャピラリー１１先端から導電性ステージまでの距離は３〜１０ｃｍ程度である。このキャピラリー１１と基板１４の間に３０００〜２００００Ｖ程度の高電圧を印加すると試料溶液１５が静電気力によって噴射される。本装置では、加圧を行わず電圧を印加するだけでスプレーが可能であるため、高速の気流も必要なく、乱流が発生しないため、よって液滴粒子の飛散も最小限に抑えることが出来、クリーンルーム内での使用にも適している。
【００２４】
エレクトロスプレー現象のメカニズムについては現在以下のように考えられている。すなわち、まず、電圧の印加によりキャピラリー先端の液体表面に電極と反対符号の電荷を持つイオンが集まる。液体表面に蓄積された電荷と電場の相互作用によってキャピラリー先端ではメニスカスが半円球状に盛り上がる。より高い電場の下では、Ｔａｙｌｏｒ−ｃｏｎｅと呼ばれる円錐状のメニスカスが形成される。電場をさらに大きくし、静電気力反発が表面張力を上回ると、液体の一部が Ｔａｙｌｏｒ−ｃｏｎｅ から飛び出し、液滴あるいはジェットとして噴出を始める。噴出された液滴はあるいはジェットは、強く帯電しており、電場により導電性ステージへ引き寄せられる。場合によっては液体内部での静
電気力反発によってさらに分裂して細かい液滴あるいはジェットを形成する。形成された液滴のサイズはきわめて小さく表面積が体積よりも非常に大きいため、極めて短時間のうちに多くの溶媒が蒸発する。これにより基板上にはナノスケールの液滴が噴射された状態となり、よって非常に緻密で、均一性の良い膜を得ることが出来る。
【００２５】
また、キャピラリーより噴出された液滴は静電分極しているため、基板の電極部にひきつけられるため、あらかじめ導電性領域がパターニングされた基板を用いれば、特別にマスク等を使用しなくても導電性領域のみに選択的にパターン形成することができ、マスキング工程なしでもパターニングが可能となる。
【００２６】
このエレクトロスプレーデポジション法により、正孔輸送層及び発光層の薄膜形成及びパターニングを容易に精度良く行うことができる
【発明の効果】
【００２７】
上記の発明により、電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用い、導電性パターンが形成された導電性基板の導電性パターンを電極として用いることで導電性パターン上のみに効率よく容易にパターン形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施形態を、パッシブマトリックスタイプの有機ＥＬディスプレイパネルを作成する場合を例に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、本発明のパターン形成方法にかかる有機ＥＬディスプレイパネルの一例を断面で示す模式図である。
【００２９】
有機ＥＬディスプレイパネルにおける有機ＥＬ素子は透光性基板１上に形成される。透光性基板１としては、ガラス基板やプラスチック製のフィルムまたはシートを用いることができる。プラスチック製のフィルムを用いれば、巻取りにより高分子ＥＬ素子の製造が可能となり、安価にディスプレイパネルを提供できる。そのプラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等を用いることができる。また、これらのフィルムは水蒸気バリア性、酸素バリア性を示す酸化ケイ素といった金属酸化物、窒化ケイ素といった酸化窒化物やポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物からなるバリア層が必要に応じて設けられる。
【００３０】
透光性基板の上には陽極としてパターニングされた画素電極２が設けられる。画素電極２の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用できる。なお、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性があることなどからＩＴＯが好ましい。ＩＴＯはスパッタ法により透光性基板上に形成されフォトリソ法によりパターニングされライン状の画素電極２となる。
【００３１】
ライン状の画素電極２を形成後、隣接する画素電極の間に感光性材料を用いて、フォトリソ法により絶縁層３すなわち隔壁が形成される。
【００３２】
本発明における絶縁層３すなわち隔壁は、厚みが０．５ｕｍから５．０ｕｍの範囲にあることが望ましい。絶縁層すなわち隔壁を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に形成された正孔輸送インキの広がりを抑え、ディスプレイ化した際に正孔輸
送層が絶縁層上にあることによるリーク電流の発生を防ぐことが出来る。絶縁層すなわち隔壁が低すぎるとインキの広がりを防止できずに絶縁層すなわち隔壁上に正孔輸送層を形成されることとなる。
【００３３】
また、本発明のパターン形成方法においては絶縁層すなわち隔壁を隣接する画素電極間に設けることにより、スプレー時にさらに選択的に導電性パターン上に塗膜を形成しやすくなる性質があるため、絶縁性の隔壁を設けることが好ましい。
【００３４】
また、例えばパッシブマトリックスタイプの有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、画素電極の間に絶縁層を設けた場合、絶縁層を直行して陰極層を形成することになる。このように絶縁層をまたぐ形で陰極層を形成する場合、絶縁層が高すぎると陰極層の断線が起こってしまい表示不良となる。絶縁層の高さが５．０μｍを超えると陰極の断線がおきやすくなってしまう。
【００３５】
絶縁層を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるがこれに限定するものではない。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
【００３６】
絶縁層３を形成する感光性樹脂はスピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の塗布方法を用いて塗布され、フォトリソ法によりパターニングされる。また感光性樹脂を用いずにグラビアオフセット印刷法、反転印刷法、フレキソ印刷法等を用いて絶縁層を形成してもよい。
【００３７】
絶縁層３形成後、正孔輸送層４を形成する。正孔輸送層４を形成する正孔輸送材料としてはポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）誘導体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）等が挙げられる。これらの材料は溶媒に溶解または分散させ、正孔輸送材料インキとなり、本発明のエレクトロスプレーデポジション法を用いて形成される。なお、形成される正孔輸送層の体積低効率は発光効率の点から１ｘ１０5Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。
【００３８】
正孔輸送材料を溶解または分散させる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、１−プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、水等の単独またはこれらの混合溶媒などが上げられる。また、必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。
【００３９】
図２に試料溶液１５として正孔輸送材料からなる正孔輸送インキを、画素電極、絶縁層が形成された被スプレー基板すなわち導電性基板１４上にパターン形成する、エレクトロスプレーデポジション装置の概略図を示した。本製造装置は高圧電源１７に接続された針金電極１２を内部に有するガラスキャピラリー１１、同じくコリメータ電源８に接続され電圧を印加することができるコリメータ電極１３、表面の導電性パターン部が接地された状態である導電性基板１４を有する。
【００４０】
まず試料溶液１５、すなわち正孔輸送インキは微細な先端を持つガラスキャピラリー１１内に収められる。ガラスキャピラリー１１の先端は約３０〜５０μｍであるが、特にこれに限定するものではない。また本発明ではガラスキャピラリー１１内部に電圧を加える
ための針金電極１２が挿入されている。電極１２は白金などの安定な金属を用いることが好ましいが、特にこれに限定するものではなく、金、銀、クロム、ニッケル、ステンレス等が使用可能である。また、試料溶液１５を塗出するために用いられる上記キャピラリー１１はガラスキャピラリーと電極の組合せ以外にも、キャピラリーそのものが導電性で微細な先端を持つものであれば使用可能であり、例えば、試料溶液を保持するシリンジと塗出部となるステンレス製のプランジャー等の組合せでも使用可能である。このとき、プランジャーを電極１２として使用することにより、エレクトロスプレーを発生することが可能である。キャピラリー内部に充填される試料溶液としては、溶液、分散液のいずれも使用可能であり、各液内部での分極を示すものであれば使用可能である。また粘度に関しても特に制限は無く、印加電圧によりキャピラリー内部より引き出されることができるものであれば使用可能である。ただし、試料溶液の粘度、固形分、蒸発速度等の液組成により、スプレーされる状態が変化し、したがってスプレーされた後の製膜状態も変化するため液組成の決定には注意が必要である。特に本発明においては緻密な膜を得ることが必要となるため、スプレー液滴サイズを小さくすることが重要となるが、そのためには特に、試料溶液の固形分に関しては５％以下程度とすることが好ましい。固形分が高い場合、液滴サイズが小さくなった場合に溶媒の蒸発が早くなるが、乾燥が進んでしまうとある程度の液滴サイズ以下に分裂が進まなくなるため、緻密な製膜するのが困難となり好ましくない。また粘度に関してはあまりに高粘度であると、スプレーされた液滴が独立せずに繊維状になってしまうことがあるため、試料溶液の粘度は１００ｍＰａ以下が好ましい。
【００４１】
キャピラリー１１の先端と導電性基板１４までの距離は５０〜１００ｍｍ程度であるが、特にこれに限定するものではなく、塗布条件やインキの状態などにより、必要に応じて変える事ができる。このキャピラリー１１と導電性基板１４との間には３０００〜２００００Ｖ程度の高電圧を印加する事ができるが、このとき試料溶液１５が静電気力により噴射される。印加する電圧は上記に限定するものではなく、試料溶液１５やキャピラリー１１の形状により変化するため、上記範囲に関わらず最適な値を選択することが重要である。本発明に用いた実験装置では特に、高圧電源１７の電圧を２４００〜２４０００Ｖ、コリメータ電源８の電圧を３００〜３０００Ｖの間で調整できるものを用いた。
【００４２】
導電性基板１４は、本発明では接地しやすくするためにその外周にアルミホイルを設置し、基板内での電圧のバラツキが生じないようにしている。目的とする正孔輸送層の膜厚はエレクトロスプレーを噴射する時間により調整することができる。
【００４３】
上記のようにエレクトロスプレーデポジション法により正孔輸送層４をＩＴＯ膜上に選択的に形成したのち、有機発光層を形成する。有機発光層は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層を形成する有機発光材料は、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、ポリフェニレンビニレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’―ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。
【００４４】
これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等の単独またはこれらの混合溶媒が挙げられる。中でも、トルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶剤が有機発光材料の溶解性の面から好適である。又、有機発光インキには、必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されても良い。
【００４５】
有機発光層の形成方法としては、本発明のエレクトロスプレーデポジション法の他にイ
ンクジェット法や凹版オフセット印刷法、凸版反転オフセット印刷法等によりパターン形成することが可能である。
【００４６】
有機発光層５形成後、陰極層６を画素電極のラインパターンと直交するラインパターンで形成される。陰極層６の材料としては、有機発光層の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。陰極層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。
【００４７】
なお、本発明の有機ＥＬ素子では陽極である画素電極と陰極層の間に陽極層側から正孔輸送層と有機発光層を積層した構成であるが、陽極層と陰極層の間において正孔輸送層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることが出来る。また、これらの層を形成する際にも本発明の形成方法が使用できる。
【００４８】
最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップ７と接着剤８を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを得ることが出来る。また、透光性基板が可撓性を有する場合は封止剤と可撓性フィルムを用いて封止を行っても良い。
【００４９】
このようにして得られた有機ＥＬディスプレイは製造方法が容易で材料使用効率も高いことから、安価で品質良いものとなる。
【実施例】
【００５０】
本発明の実施例について述べる。対角１．８インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅１０００μｍ、スペース５００ｍでラインが約３０ｍｍ角の中に２０ライン形成されるパターンとした。
【００５１】
次に絶縁層を以下のように形成した。画素電極を形成したガラス基板上にアクリル系のフォトレジスト材料を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、絶縁層の高さを１．５μｍとした。全面に塗布したフォトレジスト材料に対し、フォトリソ法により画素電極の間にラインパターンを有する絶縁層を形成した。
【００５２】
次に、正孔輸送インキとしてバイトロンＡＩ−４０８３ ８０重量部、イソプロピルアルコール２０重量部を混合、調液し粘度１５ｍＰａ・ｓのインキを用意した。上記のインキを用いてエレクトロスプレーデポジション法にて絶縁層間すなわちＩＴＯ上に正孔輸送層を形成した。スプレーには１７０００Ｖの電圧を印加し、約１５０秒の噴射を行い、スプレー後、２００℃３０分大気中で乾燥を行い正孔輸送層を形成した。このときの膜厚は５０ｎｍとなった。形成された正孔輸送層に対し、パターニング状態の確認を行った。
【００５３】
次に、有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度１％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、絶縁層に挟まれた画素電極の真上にそのラインパターンにあわせて有機発光層をインクジェット法により形成を行った。印刷、乾燥後の有機発光層の膜厚は８０ｎｍとなった。
【００５４】
その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなライ
ンパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。得られた有機ＥＬディスプレイパネルの表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極側の取り出し電極があり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬディスプレイパネルの点灯表示確認を行い、発光状態のチェックを行った。
【００５５】
＜比較例＞
実施例の正孔輸送層形成をスピンコート形成により行った以外は同様に行った。
【００５６】
上記のように得られた作製中の基板、及び有機ＥＬディスプレイパネルについて次のような評価を行った。正孔輸送層のパターン形状、リーク電流の発生、発光状態（ムラ）及び材料使用効率について評価を行った。
【００５７】
正孔輸送層のパターン形状については、正孔輸送層形成後に表面粗さを測定した。表面粗さの値が１０ｎｍ未満である場合を○、１０ｎｍ以上である場合を×として評価した。結果はいずれの作製方法においても○であった。
【００５８】
リーク電流の発生については、１画素点灯時の隣接画素の発光の有無について観察を行い、隣接画素の発光が無い場合は○、発光が確認される場合には×とした。尚、１画素点灯時の印加電圧は１０Ｖとした。
【００５９】
発光状態（ムラ）については、ディスプレイパネルの全面発光表示を行い、全体に均一でムラの無い表示が得られる場合は○、ムラが見られる場合は×とした。
【００６０】
材料使用効率については、正孔輸送層成膜時に使用される正孔輸送材料の量と実際に正孔輸送層として使用されている正孔輸送材料の量の比を百分率で示した。
実施例及び比較例の評価結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のパターン形成方法にかかる有機ＥＬディスプレイパネルの一例を断面で示す模式図である。
【図２】本発明のパターンの形成方法にかかるエレクトロスプレーデポジション装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：透光性基板
２：画素電極
３：絶縁層
４：正孔輸送層
５：有機発光層
６：陰極層
７：ガラスキャップ
８：接着剤
１１：ガラスキャピラリー
１２：導電性ステージ
１３：サンプル基板
１４：コリメータ電極
１５：試料溶液
１６：スプレーフレーム
１７：スプレー電源
１８：コリメータ電源
１９：針金電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用いて導電性基板にパターンを形成する方法であって、溶液組成物をスプレーキャピラリーに収め、導電性パターンを形成した導電性基板の導電性パターンを電極とし、電圧印加して溶液組成物をスプレーキャピラリーから噴出し、導電性パターン部上に選択的に形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１記載のパターン形成方法において、前記導電性パターン部を有する基板が少なくとも絶縁材料からなる隔壁が該基板上に選択的に形成されている基板であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１及び２記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が少なくとも導電性材料を含んでいることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項３記載の導電性材料が正孔輸送材料であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項３または４項記載の導電性材料が少なくとも導電性高分子材料を含んでなりかつ形成された導電性層の抵抗値が１０5Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が有機発光材料を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか１記載のパターン形成方法により、すくなくとも１層以上がパターン形成されたことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法。
【請求項８】
導電性のパターン領域を持つ基板の導電性パターン部を陽極として、その上に請求項１〜６いずれか１項記載のパターン形成方法により、正孔輸送層、有機発光層をこの順に積層したことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法。
【請求項１】
少なくとも電極としての機能を併せ持つスプレーキャピラリーと、電極として使用できる導電性基板と、スプレーキャピラリーと導電性基板の間に電圧を印加することが可能な高圧電源部からなるエレクトロスプレー装置を用いて導電性基板にパターンを形成する方法であって、溶液組成物をスプレーキャピラリーに収め、導電性パターンを形成した導電性基板の導電性パターンを電極とし、電圧印加して溶液組成物をスプレーキャピラリーから噴出し、導電性パターン部上に選択的に形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１記載のパターン形成方法において、前記導電性パターン部を有する基板が少なくとも絶縁材料からなる隔壁が該基板上に選択的に形成されている基板であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１及び２記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が少なくとも導電性材料を含んでいることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項３記載の導電性材料が正孔輸送材料であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項３または４項記載の導電性材料が少なくとも導電性高分子材料を含んでなりかつ形成された導電性層の抵抗値が１０5Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載のパターン形成方法において、スプレーキャピラリーより噴出され基板上の導電性パターン部上に形成された組成物が有機発光材料を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか１記載のパターン形成方法により、すくなくとも１層以上がパターン形成されたことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法。
【請求項８】
導電性のパターン領域を持つ基板の導電性パターン部を陽極として、その上に請求項１〜６いずれか１項記載のパターン形成方法により、正孔輸送層、有機発光層をこの順に積層したことを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２９６４３９（Ｐ２００７−２９６４３９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５１９１（Ｐ２００６−１２５１９１）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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